synchronized 关键字

synchronized 关键字解决的是多个线程间访问同一资源的同步性问题。

早期版本中，synchronized 属于重量级锁，效率低下，这是由于监视器锁（monitor）是依赖于底层操作系统的 Mutex Lock 来实现的，Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上。如果要挂起或者唤醒线程，都需要操作系统帮忙完成，而操作系统进行线程间的切换时，需要从用户态转换到内核态，这个状态的转换需要相对长的时间，时间成本较高，这也就是早期 synchronized 效率低下的主要原因。庆幸的是，Java1.6 以后官方对 synchronized 做了较大的优化，因此现在的 synchronized 锁效率也是比较高的（推荐先使用）。

synchronized 关键字最主要的三种使用方式：

1. 修饰实例方法: 给当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁；
2. 修饰静态方法: 也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，因为静态成员不属于任何一个实例对象，（static 修饰表明是类成员，是该类的一个静态资源，所以不管 new 了多少个对象，应有中也只有一份）。如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程 B 调用这个实例对象所属的类的静态 synchronized 方法，这是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象的锁；
3. 修饰代码块: 指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码块前要获得给定对象的锁。

synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class) 代码块上都是对当前 Class 类上锁；
synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁；
尽量不要使用 synchronized(String s)，因为 JVM 中，字符串常量池具有缓存功能。

• 代码示例：双重校验锁（DCL）实现的对象单例（线程安全）

public class Singleton {

    // DCL 方式的单例需确保使用 volatile 
    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    // 私有化构造器
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
       // 先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码
        if (uniqueInstance == null) {
            //类对象加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }

}

使用 volatile 关键字可以禁止 JVM 的指令重排，保证多线程环境下代码也能正常执行.。

以上 uniqueInstance = new Singleton(); 这段代码其实是分为三步执行：

1. 为 uniqueInstance 分配内存空间
2. 初始化 uniqueInstance
3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址

由于 JVM 具有指令重排的特性，所以上述执行顺序有可能变成 1->3->2，指令重排在单线程环境下不会有问题，但多线程下会导致线程可能得到还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执行了 1 和 3，此时 T2 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空，因此返回 uniqueInstance，但此时 uniqueInstance 还未被初始化。